broadband na rozvodech kabelové televize

BROADBAND NA ROZVODECH KABELOVÉ TELEVIZE
Tak v současné době se datové přenosy na rozvodech kabelové televize řídí standardem
DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) a již jen výjimečně se můžeme
setkat s odlišnými protokoly pro tyto přenosy (LanCity, NetGame).
První specikace protokolu DOCSIS vznikla v roce 1997 a to jako verze DOCSIS 1.0 další dva
roky trvalo než se došlo certifikaci. V tuto dobu se objevuje i DOCSIS 1.1 jako rozšíření
původního 1.0 (kdy na požadavky operátorů je začleněn QOS a několik dalších vylepšení).
Od první specifikace standartu DOCSIS 1.1 opět uběhnou dva roky než dojde na certifikaci.
Během této doby dochází ke zvýšení nároků jak na propustnost směrem k zákazníkovi, ale
hlavně směrem od zákazníka, proto dochází k další revizi a vzniká ke konci roku 2001
DOCSIS 2.0 kdy vzhledem k tomu, že se jedná opět o evoluci zavedeného standartu tak
certifikace proběhne přibližně během jednoho roku (konec roku 2002). Nároky na
přenosovou kapacitu stále narůstají tak se přechází k vývoji standartu DOCSIS 3.0 jenž má
přinést významné navýšení přenosových kapacit v obou směrech. O tomto standardu se
mluvilo dlouho dopředu, ale jeho vývoj nebyl rozhodně snadný tak vzniklo několik
proprietálních systémů jenž se nijak výrazně na trhu neprosadily. V létě roku 2006 se objevuje
první specifikace DOCSIS 3.0, ke schválení jako standardu ITU-T v létě roku 2007. Během
této doby výrobci zařízení (CISCO, ARRIS,atd.) přicházejí se svými řešeními jenž by měla
v budoucnu podporovat DOCSIS 3.0 a splňovat jeho požadavky a nazývají je jako
WIDEBAND zařízení (většinou podporují bonding jen u dopředného směru). Spefikace
rozhraní DOCSIS 3.0 se objevují na počátku roku 2008 kdy dochází i k certifikaci prvních
zařízení pro standard DOCSIS 3.0 (ne všechna zařízení, ale splňují všechny požadavky). Kdy
pro plnou certifikaci je nutné, aby zařízení podporovalo a umožňovalo IPv6 a channel
bondign (slučovaní kanálů) v obou směrech. Pak existují upravené standardy pro použití
v Evropě a to EuroDocsis 1.0, 1.1 a 2.0 kdy je upravena šířka dopředného kanálu
z amerických 6MHz (NTSC) na evropských 8MHz (PAL).
Ať už byl vývoj standardů jakýkoliv tak jejich nasazování na menších sítí kabelových
operátorů probíhalo dosti opožděně kdy za tímto stála nedostupnost informací, referencí a
nedostupnost zařízení jak finanční tak i fyzická (nebyla tato zařízení certifikována). Kdy
například v roce 2003 se prováděli nové instalace CMTS (cable modem termination system)
ARRIS CMTS CONERSTONE 1000 jenž podporovala pouze DOCSIS 1.0, v menší míře se
pak začínají objevovat i ARRIS CMTS CONERSTONE 1500 jenž podporuje již DOCSIS 1.1
(DOCSIS 2.0 byl již v této době certifikován).
Vliv na přenosové rychlosti v sítích CATV má několik faktorů:
- použitý standard
- použitá modulace (QPSK, QAM16, QAM32, QAM64, QAM128, QAM256)
- šířka pásma (dopředný směr 6/8MHz, zpětný směr 200kHz/3,2MHz/6,4MHz)
- úroveň vedení kabelové televize a jejich trasových a koncových zesilovačů,
transmiterů, reciverů
- úroveň signálů a šumů jak v dopředném tak i zpětném směru (tyto věci ovlivňují i
možné nasazení některých modulací)
- počet připojených zakazníků
Požívané modulace a jejich rychlosti v závislosti na standardu:
- DOCSIS 1.0, 1.1, 2.0 – umožňuje v dopředném směru použít tyto modulace QAM64 a
QAM256 (při šířce kanálu 8MHz je to rychlost 43 a 52 Mbps) kdy se většinou využívá
QAM 64, u zpětného směru (směrem od uživatele) je situace o něco složitější kdy
závisí jak na verzi standardu DOCSIS (ten určuje možné modulace a šířku
frekvenčního pásma), použité modulaci a šířce kanálu (nejběžnější je DOCSIS 1.1 o
šířce 3,2MHz a modulaci QPSK kde je datová propustnost 5,2Mbps – propustnost
upstreamu na CMTS – jednotlivý modem to nedokáže využít, teoretické maximum u
DOCSIS 2.0 je cca 30Mbps)
- DOCSIS 3.0 využívá vše co předchozí verze a přináší nově slučování jednotlivých
kanálů jak v dopředném tak i zpětném směru (toto nám pak umožňuje rozšířit CMTS
pomocí EDGE QAM modulátorů – typicky ARRIS C4 je rozšiřitelný pomoci ARRIS
D5), kdy jsou sloučeny 4 kanály a pak výsledná rychlost v dopředném směru může být
až 160Mbps a ve zpětném 120Mbps – pro jednotlivého uživatele (kdy tento uživatel
musí mít modem jenž podporuje DOCSIS 3.0). Teoretické maximum DOCSIS 3.0
CMTS pro celou je zřetězení 8 kanálů (u dopředného směru to opravdu může být až
444,96Mbps při šíři kanálu 8MHz a použítí modulace QAM256 – ve většině sítí se
jedná o teoretické maximum jenž je prakticky nedosažitelné a je sdílené všemi
uživateli dané sítě).
Současnost a budoucnost broadbandu na rozvodech kabelových televizí:
Tak sice se stále pracuje na vývoji standardů pro přenos dat po rozvodech kabelové televize,
nicméně v našich končinách jsme limitováni stavem těchto rozvodů jenž jsou většinově
zhotoveny z metalických kabelů zakopaných v zemi a nebo i jen prostě převěšenými z budovy
na budovu a nebo po sloupech veřejného osvětlení či trolejích MHD a tudíž je nutné signál
několikrát zesilovat upravovat přenos pro optickém vlákně (části páteře mají někteří operátoři
již z optických vláken – nic méně optika v těchto sítích moc rozšířena není). Kdy během
přenosu dochází k nutné degradaci signálu a nárůstu šumu budoucí nasazení nových
technologií bude velice nákladné a obtížné proto se budou objevovat jen v malé míře a velice
pomalu. Dalším problémem pro nasazení nových technoligií jsou stávající kabelové modemy
kdy pro využití nových technologií a rychlostí bude je nutné vyměnit (a to hodně nákladný
krok). Ve světle těchto věcí se jeví jako nejrozumnější přechod z CATV na FTTH a mnoho
operátorů (jak v ČR tak i v SR) se k tomuto kroku odhodlala a služby „nové generace“ bude
nabízet na FTTH řešení (optika až do bytu).
FTTH – je síť kde je využito v nejvyšší míře optických vláken jako dnes nejlepšího
přenosového média pro přenos informací jenž může být využito jak pro přenos analogové tak
i digitální televize, může být pomocí ní distribuována IPTV, VoD, jsou na ní nasazovány
kvalitní hlasové služby, vysokorychlostní internet (dnes není problém vytvořit linky o
rychlosti 10Gbps) a mnoho služeb jenž na své uvedení na trh teprve čeká.
Jako člověk jenž detailně zná problematiku kabelových televizí (a v ní působí) bohužel musím
konstatovat, že budoucnost je v optických sítích jenž nabízejí v dnešní době neomezené
možnosti.
Plusy a mínusy:
náchylnost k degradaci signálu
sdílená síť
možnost el.mag. indukce
odolnost vůči el. mag. rušení
zálohovatelnost sítě
podpora 802.11q VLAN
podpora multicastu
možnost Smart meteringu
možnost přenosu indukčního el. proudu
jednoduché navyšování přenosové
kapacity
FTTH network
NE
NE
NE
ANO
ANO
ANO
ANO
ANO
NE
HFC network
ANO
ANO
ANO
NE
velmi obtížně
částečně
omezeně
NE
ANO
ANO
NE
Vysvětlivky:
- náchylnost k degradaci signálu – vlastnost jenž umožňuje negativně ovlivnit kvalitu a
úroveň přenášeného signálu (TV/DATA), např. toto mohou způsobovat vadná
koncová zařízení (vadná TV, nevhodný účastnický rozvod) a tím i ovlivňovat ostatní
uživatele služby
- sdílená síť – infrastruktura a zařízení je sdíleno všemi připojenými účastníky (typicky
sdílení dowstreamů a upstreamů u DOCSISu)
-
-
-
-
možnost el. mag. indukce – schopnost vedení vytvářet elektromagnetické pole a síly
jenž mohou negativně ovlivňovat kvalitu a úroveň signálu a ohrožovat připojená
zařízení
odolnost vůči el. mag. rušení – schopnost vedení odolávat vlivů vnějšího
elektromagnetického rušení (atmosférické výboje, mikrovlnné rušení – radioamatéři)
zálohovatelnost sítě – možnost fyzického zálohování infrastruktury (u FTTH kruh,
dvojitá hvězda), možnost snadného zálohování aktivních prvků el. energií (UPS)
podpora 802.11 q VLAN – schopnost vytvářet, přenášet a ukončovat na jednotlivých
bodech infrastruktury a koncových bodech VLANy
podpora multicastu – podpora multicastu na L2 a L3 vrstvě (IGMP)
možnost Smart meteringu – možnost síť využít pro měření veličin (plyn, teplo,
voda,tlak, teplota, znečištění ovzduší) (FTTx sítě umožňují s využitím spec. Čidel
měření prímo na fyzické infrastruktuře)
možnost přenosu el. proudu – schopnost infrastruktury přenášet el. Proud (např. el.
přepětí naidukované z blesku), proud vniklý havárií na rozvodech, neodborným
zásahem do domácího rozvodu, atd.
jednoduchost navyšování přenosové kapacity – (např. trunkování rozhraní)
Bc. Josef Tichý
Technický ředitel
OptoNet Communication, spol. s r.o.
Červený Kříž 250, 586 02 JIHLAVA
Tel: +420 564 040 153
Fax: +420 564 040 134
Mobil: +420 724 901 296
E-mail:[email protected]
Http: www.optonet.cz